(57)【要約】【課題】特にクライテリア付近での診断精度を向上し、誤診断を防止する。【解決手段】触媒の酸素吸蔵容量を触媒温度に関連付けて計測する。今回の計測値と、異なる触媒温度についての過去の計測値との差分に基づき、触媒が正常か否かを判定する。正常と判定しなかったとき、クライテリア付近の中間触媒と異常触媒とを識別するため、触媒後センサの応答性を表すパラメータに基づき今回の計測値を補正する。補正後の値に基づき触媒が正常か異常かを判定する。センサ応答性の影響を排除した上で触媒の正常・異常を判定する。差分に基づき明らかな中間触媒と判定できなかった場合に補正を行う。【選択図】図６
2010255490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置された触媒の異常を診断する装置であって、
前記触媒の下流側の排気空燃比を検出する触媒後センサと、
前記触媒の温度を検出または推定する触媒温度検出手段と、
前記触媒後センサの出力がリーンまたはリッチに反転するのに応答して、前記触媒に供給される排気ガスの空燃比をリッチまたはリーンに交互に且つアクティブに切り替えるアクティブ空燃比制御を実行するアクティブ空燃比制御手段と、
前記アクティブ空燃比制御の実行に伴って、前記触媒の酸素吸蔵容量を前記検出または推定触媒温度に関連付けて計測する計測手段と、
前記計測手段によって今回計測された酸素吸蔵容量の値と、異なる触媒温度について過去に計測された酸素吸蔵容量の値との差分に基づき、前記触媒が正常か否かを判定する第１の判定手段と、
前記第１の判定手段によって正常と判定されなかったとき、前記触媒後センサの応答性を表すパラメータに基づき、今回計測された酸素吸蔵容量の値を補正する補正手段と、
補正後の酸素吸蔵容量の値を所定の異常判定値と比較して前記触媒が正常か異常かを判定する第２の判定手段と、
を備えたことを特徴とする触媒異常診断装置。
【請求項２】
前記計測手段によって計測された酸素吸蔵容量の値を所定の正常判定値と比較して前記触媒が正常か否かを判定する第３の判定手段を更に備え、
前記第１の判定手段は、前記第３の判定手段によって正常と判定されなかったとき、前記差分に基づく判定を実行する
ことを特徴とする請求項１に記載の触媒異常診断装置。
【請求項３】
前記計測手段は、予め設定された複数の触媒温度領域のうち、前記検出または推定触媒温度が属する一つに関連付けて前記酸素吸蔵容量を計測し、
前記第１の判定手段は、前記異なる触媒温度について過去に計測された酸素吸蔵容量の値として、異なる触媒温度領域について直近に計測された酸素吸蔵容量の値を用いる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の触媒異常診断装置。
【請求項４】
内燃機関の排気通路に配置された触媒の異常を診断する装置であって、
前記触媒の下流側の排気空燃比を検出する触媒後センサと、
前記触媒後センサの出力がリーンまたはリッチに反転するのに応答して、前記触媒に供給される排気ガスの空燃比をリッチまたはリーンに交互に且つアクティブに切り替えるアクティブ空燃比制御を実行するアクティブ空燃比制御手段と、
前記アクティブ空燃比制御の実行に伴って、前記触媒の酸素吸蔵容量を計測する計測手段と、
前記触媒後センサ出力がリーンおよびリッチにそれぞれ反転する際のリーン反転時間およびリッチ反転時間を計測する反転時間計測手段と、
前記反転時間計測手段によって計測されたリーン反転時間およびリッチ反転時間に基づき、前記触媒が正常か否かを判定する第１の判定手段と、
前記第１の判定手段によって正常と判定されなかったとき、前記触媒後センサの応答性を表すパラメータに基づき、今回計測された酸素吸蔵容量の値を補正する補正手段と、
補正後の酸素吸蔵容量の値を所定の異常判定値と比較して前記触媒が正常か異常かを判定する第２の判定手段と、
を備えたことを特徴とする触媒異常診断装置。
【請求項５】
前記計測手段によって計測された酸素吸蔵容量の値を所定の正常判定値と比較して前記触媒が正常か否かを判定する第３の判定手段を更に備え、
前記第１の判定手段は、前記第３の判定手段によって正常と判定されなかったとき、前記リーン反転時間およびリッチ反転時間に基づく判定を実行する
ことを特徴とする請求項４に記載の触媒異常診断装置。
【請求項６】
前記第１の判定手段は、前記リーン反転時間および前記リッチ反転時間の比を所定値と比較して前記触媒が正常か否かを判定する
ことを特徴とする請求項４または５に記載の触媒異常診断装置。
【請求項７】
前記触媒に供給される排気ガスの流量またはその相関値を検出する検出手段を更に備え、
前記第１の判定手段は、前記検出手段により検出された排気ガス流量またはその相関値に基づき前記所定値を設定する
ことを特徴とする請求項６に記載の触媒異常診断装置。
【請求項８】
前記第１の判定手段は、前記検出手段により検出された排気ガス流量またはその相関値が所定範囲内にあるときに判定を実行する
ことを特徴とする請求項７に記載の触媒異常診断装置。
【請求項９】
前記触媒後センサの応答性を表すパラメータが、前記触媒後センサ出力の反転時間である
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の触媒異常診断装置。
【請求項１０】
前記触媒後センサの応答性を表すパラメータが、前記触媒後センサの時定数である
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の触媒異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒の異常診断に係り、特に、内燃機関の排気通路に配置された触媒の異常を診断するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車用内燃機関において、その排気系には排気ガスを浄化するための触媒が設置されている。この触媒の中には酸素吸蔵能（Ｏ２ストレージ能）を有するものがある。この酸素吸蔵能を有する触媒は、触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比（ストイキ）よりも大きくなると、即ちリーンになると排気ガス中に存在する過剰酸素を吸蔵し、排気ガスの空燃比がストイキよりも小さくなると、即ちリッチになると吸蔵した酸素を放出する。例えばガソリンエンジンでは触媒に流入する排気ガスがストイキ近傍となるよう空燃比制御が行われるが、酸素吸蔵能を有する三元触媒を使用すると、運転条件により実際の空燃比がストイキから多少ズレてしまっても、三元触媒の酸素吸蔵・放出作用により、かかる空燃比ズレを吸収することができる。
【０００３】
ところで、触媒が劣化すると触媒の浄化率が低下するが、触媒の劣化度と酸素吸蔵能の低下度との間には相関関係がある。よって、酸素吸蔵能の低下を検出することで触媒の劣化或いは異常を検出することができる。一般的には、空燃比をリッチ及びリーンに交互に且つアクティブに切り替えるアクティブ空燃比制御を行い、触媒の酸素吸蔵容量を計測し、触媒の劣化を診断する方法（所謂Ｃｍａｘ法）が採用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１８８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、アクティブ空燃比制御においては、触媒の下流側に設置された空燃比センサの出力がリーンまたはリッチに反転するのに応答して、触媒に供給される排気ガスの空燃比がリッチまたはリーンに切り替えられる。よって、劣化や故障などの理由で空燃比センサの応答性が悪化すると、これが酸素吸蔵容量の計測値に少なからず影響を与えてしまい、診断精度を悪化させたり誤診断を引き起こしたりする原因となる。
【０００６】
特許文献１に記載の技術では、Ｏ２センサの応答性が悪化する劣化を検出するため、空燃比フィ−ドバック制御中にセンサ出力の反転周期、リッチからリーンへの第１変化時間、およびリーンからリッチへの第２変化時間をそれぞれ計測し、これらの少なくとも一つが所定値より大きいときセンサを劣化と判定する。
【０００７】
このように、空燃比センサの劣化ないし異常を単独で検出する技術は既に存在する。しかしながら、触媒の異常診断においては、空燃比センサの応答性が酸素吸蔵容量の計測値に微妙に影響を与えるため、正常と異常の境目（クライテリア）付近で触媒の正常と異常を正確に識別しようとした場合、空燃比センサ単独についての従来技術を適用しても要求を十分に満足できないのが実状である。
【０００８】
そこで本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その一の目的は、特にクライテリア付近での診断精度を向上し、誤診断を防止し得る触媒異常診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一形態によれば、
内燃機関の排気通路に配置された触媒の異常を診断する装置であって、
前記触媒の下流側の排気空燃比を検出する触媒後センサと、
前記触媒の温度を検出または推定する触媒温度検出手段と、
前記触媒後センサの出力がリーンまたはリッチに反転するのに応答して、前記触媒に供給される排気ガスの空燃比をリッチまたはリーンに交互に且つアクティブに切り替えるアクティブ空燃比制御を実行するアクティブ空燃比制御手段と、
前記アクティブ空燃比制御の実行に伴って、前記触媒の酸素吸蔵容量を前記検出または推定触媒温度に関連付けて計測する計測手段と、
前記計測手段によって今回計測された酸素吸蔵容量の値と、異なる触媒温度について過去に計測された酸素吸蔵容量の値との差分に基づき、前記触媒が正常か否かを判定する第１の判定手段と、
前記第１の判定手段によって正常と判定されなかったとき、前記触媒後センサの応答性を表すパラメータに基づき、今回計測された酸素吸蔵容量の値を補正する補正手段と、
補正後の酸素吸蔵容量の値を所定の異常判定値と比較して前記触媒が正常か異常かを判定する第２の判定手段と、
を備えたことを特徴とする触媒異常診断装置が提供される。
【００１０】
これによれば、触媒後センサの応答性を表すパラメータに基づき酸素吸蔵容量計測値を補正するので、触媒後センサの応答性の影響を排除した上で触媒が正常か異常かを判定できる。
【００１１】
また、補正前に予め、今回の酸素吸蔵容量計測値と、異なる触媒温度についての過去の酸素吸蔵容量計測値との差分に基づき、触媒が正常か否かを判定し、正常と判定しなかったときに補正を行う。すなわち、前記差分に基づき触媒が明らかな中間触媒（明らかに正常とまではいえないが、異常にまでは至っていない正常と判定すべき触媒）か否かを判定し、明らかな中間触媒と判定できなかった場合に、クライテリア付近の中間触媒と異常触媒とを識別するため、補正を行う。これにより、クライテリア付近での診断精度を向上し、誤診断を防止することができる。
【００１２】
好ましくは、前記触媒異常診断装置は、前記計測手段によって計測された酸素吸蔵容量の値を所定の正常判定値と比較して前記触媒が正常か否かを判定する第３の判定手段を更に備え、前記第１の判定手段は、前記第３の判定手段によって正常と判定されなかったとき、前記差分に基づく判定を実行する。
【００１３】
これにより、触媒が明らかな正常触媒である場合にはこれを先に識別して診断処理を簡略化できる。
【００１４】
好ましくは、前記計測手段は、予め設定された複数の触媒温度領域のうち、前記検出触媒温度が属する一つに関連付けて前記酸素吸蔵容量を計測し、前記第１の判定手段は、前記異なる触媒温度について過去に計測された酸素吸蔵容量の値として、異なる触媒温度領域について直近に計測された酸素吸蔵容量の値を用いる。
【００１５】
本発明の他の形態によれば、
内燃機関の排気通路に配置された触媒の異常を診断する装置であって、
前記触媒の下流側の排気空燃比を検出する触媒後センサと、
前記触媒後センサの出力がリーンまたはリッチに反転するのに応答して、前記触媒に供給される排気ガスの空燃比をリッチまたはリーンに交互に且つアクティブに切り替えるアクティブ空燃比制御を実行するアクティブ空燃比制御手段と、
前記アクティブ空燃比制御の実行に伴って、前記触媒の酸素吸蔵容量を計測する計測手段と、
前記触媒後センサ出力がリーンおよびリッチにそれぞれ反転する際のリーン反転時間およびリッチ反転時間を計測する反転時間計測手段と、
前記反転時間計測手段によって計測されたリーン反転時間およびリッチ反転時間に基づき、前記触媒が正常か否かを判定する第１の判定手段と、
前記第１の判定手段によって正常と判定されなかったとき、前記触媒後センサの応答性を表すパラメータに基づき、今回計測された酸素吸蔵容量の値を補正する補正手段と、
補正後の酸素吸蔵容量の値を所定の異常判定値と比較して前記触媒が正常か異常かを判定する第２の判定手段と、
を備えたことを特徴とする触媒異常診断装置が提供される。
【００１６】
これによっても、触媒後センサの応答性を表すパラメータに基づき酸素吸蔵容量計測値を補正するので、触媒後センサの応答性の影響を除去した上で触媒が正常か異常かを判定できる。
【００１７】
また、補正前に予め、リーン反転時間およびリッチ反転時間に基づき触媒が正常か否かを判定し、正常と判定しなかったときに補正を行う。すなわち、リーン反転時間およびリッチ反転時間に基づき触媒が明らかな中間触媒か否かを判定し、明らかな中間触媒と判定できなかった場合に、クライテリア付近の中間触媒と異常触媒とを識別するため、補正を行う。これにより、クライテリア付近での診断精度を向上し、誤診断を防止することができる。
【００１８】
好ましくは、前記触媒異常診断装置は、前記計測手段によって計測された酸素吸蔵容量の値を所定の正常判定値と比較して前記触媒が正常か否かを判定する第３の判定手段を更に備え、前記第１の判定手段は、前記第３の判定手段によって正常と判定されなかったとき、前記リーン反転時間およびリッチ反転時間に基づく判定を実行する。
【００１９】
好ましくは、前記第１の判定手段は、前記リーン反転時間および前記リッチ反転時間の比を所定値と比較して前記触媒が正常か否かを判定する。
【００２０】
好ましくは、前記触媒異常診断装置は、前記触媒に供給される排気ガスの流量またはその相関値を検出する検出手段を更に備え、前記第１の判定手段は、前記検出手段により検出された排気ガス流量またはその相関値に基づき前記所定値を設定する。
【００２１】
好ましくは、前記第１の判定手段は、前記検出手段により検出された排気ガス流量またはその相関値が所定範囲内にあるときに判定を実行する。
【００２２】
好ましくは、前記触媒後センサの応答性を表すパラメータが、前記触媒後センサ出力の反転時間である。
【００２３】
好ましくは、前記触媒後センサの応答性を表すパラメータが、前記触媒後センサの時定数である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、特にクライテリア付近での診断精度を向上し、誤診断を防止することができるという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態の構成を示す概略図である。
【図２】触媒の構成を示す概略断面図である。
【図３】アクティブ空燃比制御のタイムチャートである。
【図４】図３と同様のタイムチャートであり、酸素吸蔵容量の計測方法を説明するための図である。
【図５】触媒前センサ及び触媒後センサの出力特性を示すグラフである。
【図６】劣化度合いの異なる複数の触媒における触媒温度と酸素吸蔵容量計測値との関係を示すグラフである。
【図７】触媒後センサの応答性の良し悪しが酸素吸蔵容量計測値に与える影響を説明するためのグラフである。
【図８】第１実施例に従う異常診断処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】直近データの求め方を説明するためのグラフである。
【図１０】直近データの求め方を説明するためのグラフである。
【図１１】触媒後センサの時定数とリッチ反転時間との関係を示すグラフである。
【図１２】触媒後センサの時定数と補正係数との関係を示すグラフである。
【図１３】吸入空気量と反転時間比との関係を示すグラフである。
【図１４】第２実施例に従う異常診断処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の好適実施形態を添付図面に基づき説明する。
【００２７】
図１は、本実施形態の構成を示す概略図である。図示されるように、内燃機関たるエンジン１は、シリンダブロック２に形成された燃焼室３の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室３内でピストン４を往復移動させることにより動力を発生する。本実施形態のエンジン１は自動車用多気筒エンジン（１気筒のみ図示）であり、火花点火式内燃機関、より具体的にはガソリンエンジンである。
【００２８】
エンジン１のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁Ｖｉと、排気ポートを開閉する排気弁Ｖｅとが気筒ごとに配設されている。各吸気弁Ｖｉおよび各排気弁Ｖｅは図示しないカムシャフトによって開閉させられる。また、シリンダヘッドの頂部には、燃焼室３内の混合気に点火するための点火プラグ７が気筒ごとに取り付けられている。
【００２９】
各気筒の吸気ポートは吸気マニホールドを介して吸気集合室であるサージタンク８に接続されている。サージタンク８の上流側には吸気集合通路をなす吸気管１３が接続されており、吸気管１３の上流端にはエアクリーナ９が設けられている。そして吸気管１３には、上流側から順に、エンジンに流入する空気量すなわち吸入空気量を検出するためのエアフローメータ５と、電子制御式スロットルバルブ１０とが設けられている。なお吸気ポート、吸気マニホールド、サージタンク８及び吸気管１３により吸気通路が形成される。
【００３０】
吸気通路、特に吸気ポート内に燃料を噴射するインジェクタすなわち燃料噴射弁１２が気筒ごとに配設される。インジェクタ１２から噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気をなし、この混合気が吸気弁Ｖｉの開弁時に燃焼室３に吸入され、ピストン４で圧縮され、点火プラグ７で点火燃焼させられる。
【００３１】
一方、各気筒の排気ポートは、排気マニホールドを介して排気集合通路をなす排気管６に接続されている。これら排気ポート、排気マニホールド及び排気管６により排気通路が形成される。排気管６には、その上流側と下流側に、酸素吸蔵能を有する三元触媒からなる触媒即ち上流触媒１１及び下流触媒１９が直列に設けられている。例えば、上流触媒１１は排気マニホールドの直後に配置され、下流触媒１９は車両の床下などに配置される。
【００３２】
上流触媒１１の上流側及び下流側に、それぞれ、酸素濃度に基づいて排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ、即ち触媒前センサ１７及び触媒後センサ１８が設けられている。図５に示すように、触媒前センサ１７は所謂広域空燃比センサからなり、比較的広範囲に亘る空燃比を連続的に検出可能で、その空燃比に比例した値の信号を出力する。他方、触媒後センサ１８は所謂Ｏ２センサからなり、理論空燃比を境に出力値が急変する特性（Ｚ特性）を持つ。
【００３３】
上述の点火プラグ７、スロットルバルブ１０及びインジェクタ１２等は、制御手段としての電子制御ユニット（以下ＥＣＵと称す）２０に電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および記憶装置等を含むものである。またＥＣＵ２０には、図示されるように、前述のエアフローメータ５、触媒前センサ１７、触媒後センサ１８のほか、エンジン１のクランク角を検出するクランク角センサ１４、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１５、その他の各種センサが図示されないＡ／Ｄ変換器等を介して電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ７、インジェクタ１２、スロットルバルブ１０等を制御し、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度等を制御する。
【００３４】
触媒１１，１９は、これに流入する排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比（ストイキ、例えばＡ／Ｆｓ＝１４．６）のときにＮＯｘ ，ＨＣおよびＣＯを同時に高効率で浄化する。よってこの特性に合わせて、ＥＣＵ２０は、エンジンの通常運転時、触媒１１，１９に流入する排気ガスの空燃比がストイキに一致するよう、燃焼室３に供給される混合気の空燃比（具体的にはインジェクタ１２からの燃料噴射量）を触媒前センサ１７の出力に基づきフィードバック制御する。
【００３５】
ここで、異常診断の対象となる上流触媒１１についてより詳細に説明する。なお下流触媒１９も上流触媒１１と同様に構成されている。図２に示すように、触媒１１においては、図示しない担体基材の表面上にコート材３１が被覆され、このコート材３１に微粒子状の触媒成分３２が多数分散配置された状態で担持され、触媒１１内部で露出されている。触媒成分３２は主にＰｔ，Ｐｄ等の貴金属からなり、ＮＯｘ ，ＨＣおよびＣＯといった排ガス成分を反応させる際の活性点となる。他方、コート材３１は、排気ガスと触媒成分３２との界面における反応を促進させる助触媒の役割を担うと共に、雰囲気ガスの空燃比に応じて酸素を吸放出可能な酸素吸蔵成分を含む。酸素吸蔵成分は例えば二酸化セリウムＣｅＯ２やジルコニアからなる。なお、「吸蔵」と同義で「吸収」または「吸着」を用いることもある。
【００３６】
例えば、触媒内の雰囲気ガスが理論空燃比よりリーンであると、触媒成分３２の周囲に存在する酸素吸蔵成分が雰囲気ガスから酸素を吸収し、この結果ＮＯｘが還元され、浄化される。他方、触媒内の雰囲気ガスが理論空燃比よりリッチであると、酸素吸蔵成分に吸蔵されていた酸素が放出され、この放出された酸素によりＨＣおよびＣＯが酸化され、浄化される。
【００３７】
この酸素吸放出作用により、通常のストイキ空燃比制御に際して空燃比がストイキに対して多少ばらついたとしても、このばらつきを吸収することができる。
【００３８】
ところで、新品状態の触媒１１では前述したように多数の触媒成分３２が均等に分散配置されており、排気ガスと触媒成分３２との接触確率が高い状態に維持されている。しかしながら、触媒１１が劣化してくると、一部の触媒成分３２に消失が見られるほか、触媒成分３２同士が排気熱で焼き固まって焼結状態になるものがある（図の破線参照）。こうなると排気ガスと触媒成分３２との接触確率が低下し、浄化率を落としめる原因となる。そしてこのほかに、触媒成分３２の周囲に存在するコート材３１の量、即ち酸素吸蔵成分の量が減少し、酸素吸蔵能自体が低下する。
【００３９】
このように、触媒１１の劣化度と触媒１１の酸素吸蔵能低下度との間には相関関係がある。そこで本実施形態では、特にエミッションへの影響が大きい上流触媒１１の酸素吸蔵能を検出することにより、上流触媒１１の劣化度を検出し、上流触媒１１の異常を診断することとしている。ここで触媒１１の酸素吸蔵能は、現状の触媒１１が吸蔵し得る最大酸素量である酸素吸蔵容量（ＯＳＣ；O２ Storage Capacity、単位はｇ）の大きさによって表される。
【００４０】
本実施形態の触媒異常診断は前述のＣｍａｘ法によるものを基本とする。そして異常診断に際しては、ＥＣＵ２０によりアクティブ空燃比制御が実行される。すなわちＥＣＵ２０は、触媒１１に供給される排気ガスの空燃比、具体的には燃焼室３内の混合気の空燃比を、ストイキＡ／Ｆｓを中心にリッチ及びリーンに交互に且つアクティブに所定周期分切り替える。
【００４１】
また、異常診断は、エンジン１の定常運転時で且つ触媒１１が活性温度域にあるときに実行される。触媒１１の温度（触媒床温）の検出については、温度センサを用いて直接検出してもよいが、本実施形態の場合にはエンジンの運転状態から推定することとしている。
【００４２】
例えばＥＣＵ２０は、エアフローメータ５によって検出された吸入空気量Ｇａに基づき、予め定められたマップまたは関数（以下、マップ等という）に従い、触媒１１の温度Ｔｃを推定する。なお、吸入空気量Ｇａ以外のパラメータ、例えばエンジン回転速度Ｎｅなどを触媒温度推定に用いるパラメータに含めてもよい。
【００４３】
以下、図３及び図４を用いて、上流触媒１１の酸素吸蔵容量の計測方法を説明する。
【００４４】
図３（Ａ）において、破線は目標空燃比Ａ／Ｆｔ、実線は触媒前センサ１７の出力（但し触媒前空燃比Ａ／Ｆｆｒへの換算値）を示す。また図３（Ｂ）において、実線は触媒後センサ１８の出力（但しその出力電圧Ｖｒ）を示す。
【００４５】
図示するように、時刻ｔ１より前ではリーン制御が実行され、目標空燃比Ａ／Ｆｔはリーン空燃比Ａ／Ｆｌ（例えば１５．１）とされ、触媒１１には、目標空燃比Ａ／Ｆｔと等しい空燃比のリーンガスが供給されている。このとき触媒１１は酸素を吸蔵し続けているが、飽和状態即ち満杯まで酸素を吸蔵した時点でそれ以上酸素を吸蔵できなくなる。この結果、リーンガスが触媒１１を通り抜けて触媒１１の下流側に流れ出す。こうなると触媒後センサ１８の出力がリーン側に変化し、出力電圧Ｖｒが所定のリーン判定値ＶＬ（例えば０．２１Ｖ）に達した時点ｔ１で、目標空燃比Ａ／Ｆｔがリッチ空燃比Ａ／Ｆｒ（例えば１４．１）に切り替えられる。これによりリッチ制御が開始され、目標空燃比Ａ／Ｆｔと等しい空燃比のリッチガスが供給されるようになる。
【００４６】
リッチガスが供給されると、触媒１１は吸蔵酸素を放出し続ける。やがて触媒１１から吸蔵酸素が放出され尽くすとその時点で触媒１１は酸素を放出できなくなり、リッチガスが触媒１１を通り抜けて触媒１１の下流側に流れ出す。こうなると触媒後センサ１８の出力がリッチ側に変化し、出力電圧Ｖｒが所定のリッチ判定値ＶＲ（例えば０．５９Ｖ）に達した時点ｔ２で、目標空燃比Ａ／Ｆｔがリーン空燃比Ａ／Ｆｌに切り替えられる。これにより再びリーン制御が開始され、目標空燃比Ａ／Ｆｔと等しい空燃比のリーンガスが供給されるようになる。
【００４７】
再び、触媒１１が満杯まで酸素を吸蔵し、触媒後センサ１８の出力電圧Ｖｒがリーン判定値ＶＬに達すると、その時点ｔ３で、目標空燃比Ａ／Ｆｔがリッチ空燃比Ａ／Ｆｒに切り替えられ、リッチ制御が開始される。
【００４８】
こうして、触媒が酸素を吸放出する度に、或いは触媒後センサ１８の出力が反転する度に、リーン制御とリッチ制御とが交互に繰り返し実行される。
【００４９】
このアクティブ空燃比制御を実行しつつ、次の方法で触媒１１の酸素吸蔵容量ＯＳＣが計測される。
【００５０】
触媒１１の有する酸素吸蔵容量が大きいほど、酸素を吸蔵或いは放出し続けることのできる時間が長くなる。つまり、触媒が劣化していない場合は触媒後センサ出力Ｖｒの反転周期（例えばｔ１からｔ２までの時間）が長くなり、触媒の劣化が進むほどその反転周期は短くなる。
【００５１】
そこで、このことを利用して酸素吸蔵容量ＯＳＣが次のようにして計測される。図４に示すように、時刻ｔ１で目標空燃比Ａ／Ｆｔがリッチ空燃比Ａ／Ｆｒに切り替えられた直後、僅かに遅れて実際値としての触媒前空燃比Ａ／Ｆｆがリッチ空燃比Ａ／Ｆｒに切り替わる。そして触媒前空燃比Ａ／ＦｆがストイキＡ／Ｆｓに達した時点ｔ１１から、次に触媒後センサ出力Ｖｒが反転する時点ｔ２まで、次式（１）により、所定の演算周期毎の酸素吸蔵容量ｄＯＳＣが逐次的に算出され、且つこの酸素吸蔵容量ｄＯＳＣが時刻ｔ１１から時刻ｔ２まで逐次的に積算される。こうして、リッチ制御時における最終積算値としての酸素吸蔵容量ＯＳＣ、すなわち図４にＯＳＣｂで示す放出酸素量が計測される。
【００５２】
【数１】
2010255490.tif 000003
【００５３】
Ｑは燃料噴射量であり、空燃比差ΔＡ／Ｆに燃料噴射量Ｑを乗じるとストイキに対し不足又は過剰分の空気量を算出できる。σは空気に含まれる酸素割合（約０．２３）を表す定数である。
【００５４】
リーン制御時にも同様に酸素吸蔵容量、すなわち図４にＯＳＣａで示す吸蔵酸素量が計測される。そしてリッチ制御とリーン制御が交互に行われる度に、放出酸素量と吸蔵酸素量が交互に計測される。
【００５５】
こうして複数ずつの放出酸素量と吸蔵酸素量との計測値が得られたならば、次の方法により触媒の正異常判定を行うことが可能である。但しここで述べる判定方法は後述する本実施形態の判定方法と若干異なる。理解容易のため、ここではより簡単な例を示す。
【００５６】
まずＥＣＵ２０は、これら放出酸素量と吸蔵酸素量との計測値の平均値ＯＳＣａｖを算出する。そしてこの平均値ＯＳＣａｖを所定の判定値と比較する。この判定値として、本実施形態では、図６に示すような、正常判定するための正常判定値αと、異常判定するための異常判定値βとの二種類が用意されている。正常判定値αは異常判定値βより大きい。ＥＣＵ２０は、平均値ＯＳＣａｖが正常判定値α以上のときには触媒１１を正常と判定し、平均値ＯＳＣａｖが異常判定値β以下のときには触媒１１を異常と判定する。またＥＣＵ２０は、平均値ＯＳＣａｖが正常判定値α未満で且つ異常判定値βより大きいときにも触媒１１を正常と判定する。なお触媒を異常と判定した場合、その事実をユーザに知らせるため、チェックランプ等の警告装置（図示せず）を起動させるのが好ましい。
【００５７】
さて、前述のアクティブ空燃比制御においては、触媒後センサ１８の出力がリッチからリーンにまたはリーンからリッチに反転するのに応答して、触媒に供給される排気ガスの空燃比をリーンからリッチにまたはリッチからリーンに切り替える。よって、劣化や故障などの理由で触媒後センサ１８の応答性が悪化すると、これが酸素吸蔵容量の計測値に少なからず影響を与えてしまい、診断精度を悪化させたり誤診断を引き起こしたりする原因となる。
【００５８】
すなわち、図３を参照して、触媒後センサ１８の応答性が悪化すると、触媒後センサ１８の出力Ｖｒがリーンからリッチに反転するときのリッチ反転時間ＴＲ、および触媒後センサ１８の出力がリッチからリーンに反転するときのリーン反転時間ＴＬが長くなる。この結果、演算周期毎の酸素吸蔵容量ｄＯＳＣの積算時間が長くなり、応答性が良いときに比べ大きな値の、正常側にずれた酸素吸蔵容量が計測される。これにより診断精度が悪化し、本来異常な触媒を誤って正常と判定する誤診断が生じる可能性もある。
【００５９】
なお、リッチ反転時間ＴＲおよびリーン反転時間ＴＬを総称して反転時間ＴＲＬという。本実施形態において、リッチ反転時間ＴＲとは、触媒後センサ出力Ｖｒがリーン判定値ＶＬからリッチ判定値ＶＲに変化するまでの時間をいい、リーン反転時間ＴＬとは、触媒後センサ出力Ｖｒがリッチ判定値ＶＲからリーン判定値ＶＬに変化するまでの時間をいう。但し他の定義の仕方も可能である。
【００６０】
図７は、触媒後センサ１８の応答性の良し悪しが酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣに与える影響を説明するためのグラフである。図中の点Ｐ１〜Ｐ５および線Ｌは、同一の異常レベルにある触媒について、触媒後センサ１８の応答性が徐々に悪化した場合の酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣの推移を示す。
【００６１】
まず、触媒後センサ１８の応答性が良好ないし正常な場合、点Ｐ１で示すように、酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣは異常判定値βより小さい。よって触媒は正確に異常と判定される。
【００６２】
しかし、触媒後センサ１８が劣化していくと、点Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５というように酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣは異常判定値βより大きくなっていき、触媒は誤って正常と判定される。
【００６３】
このとき、点Ｐ５のように、触媒後センサ１８の応答性があまりにも悪化しているような場合には、従来技術で述べたような空燃比センサ単独での異常診断により触媒後センサ１８を異常と診断し、計測された酸素吸蔵容量の値自体を異常とみなすことができる。しかしながら、点Ｐ２〜Ｐ４のように、空燃比センサ単独での異常診断によってもセンサ異常と診断できないような比較的軽度の応答性悪化の場合には、計測された酸素吸蔵容量の値自体を正常とみなすほかなく、結果、触媒正常との誤判定が生じる。
【００６４】
従って、本実施形態は、点Ｐ２〜Ｐ４のような比較的軽度のセンサ応答性悪化の場合でも触媒の正常・異常を正確に識別することを目的の一つとする。
【００６５】
一方、図６は、劣化度合いの異なる複数の触媒について触媒温度Ｔｃと酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣとの関係を示すグラフである。なおここでは触媒後センサ１８の応答性が正常であることを前提とする。
【００６６】
図示するように、例えば新品触媒といったような正常判定値α以上の大きな計測値ＯＳＣを示す触媒は、正確に正常と判定される。また、異常判定値β以下の小さな計測値ＯＳＣしか示さない触媒も、正確に異常と判定される。
【００６７】
他方、正常判定値α未満で且つ異常判定値βより大きい計測値ＯＳＣを示す触媒、すなわち中間触媒は、本来異常ではないので、正常と判定すべきである。しかし、この中間触媒の中には、異常判定値βより僅かに大きい計測値ＯＳＣを示すものもある。そのため、このような正常な中間触媒と、触媒後センサ１８の応答性悪化により異常判定値βより僅かに大きい計測値ＯＳＣを示しているに過ぎない異常な触媒とを、正確に区別する必要がある。つまり正常と異常の境目（クライテリア＝異常判定値β）付近にある触媒を正確に区別しなければならない。
【００６８】
そこで本実施形態では、まず触媒が明らかに正常か否かを判定（識別）する。そして正常と判定できなかった場合、触媒が明らかな中間触媒か否かを判定する。明らかな中間触媒と判定できなかった場合、クライテリア付近の中間触媒と異常触媒とを識別するため、酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣに対し、触媒後センサ１８の応答性の影響を除去ないし排除するための補正を行う。そして補正後の酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣ’を異常判定値βと比較して、触媒の正常・異常を判定する。
【００６９】
触媒後センサ１８の応答性の影響を除去するための補正を行うことにより、前述したような触媒後センサ１８の比較的軽度の応答性悪化の場合でも、正確な酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣを得られ、触媒の正常・異常を正確に診断することができる。また、補正前に予め、触媒が明らかな中間触媒か否かを判定し、明らかな中間触媒と判定できなかった場合、クライテリア付近の中間触媒と異常触媒とを識別するため、補正を行う。これにより、クライテリア付近での診断精度を向上し、誤診断を防止することができる。
【００７０】
なお、触媒が明らかに正常か否かを判定するステップは省略することも可能である。
【００７１】
以下、異常診断の第１実施例を説明する。この第１実施例は、図６に示すように、中間触媒において、触媒温度Ｔｃの変化量に対する酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣの変化量の比すなわち変化率（線の勾配）が大きい点に着目して、明らかな中間触媒を識別することを特徴の一つとする。この変化率は、中間触媒の方が異常触媒よりも大きい。
【００７２】
図８に、第１実施例に従ってＥＣＵ２０により実行される異常診断の手順を示す。
【００７３】
まずステップＳ１０１において、診断を実行するのに適した条件すなわち実行条件が成立しているか否かが判断される。例えば、エアフローメータ５により検出された吸入空気量Ｇａと、クランク角センサ１４の出力に基づき計算されたエンジン回転速度Ｎｅとの変動幅が所定範囲内にあるなど、エンジンが定常運転状態にあり、且つ、上流触媒１１及び触媒前後センサ１７，１８が活性状態にあれば、実行条件成立となる。なお実行条件についてはここで述べた例に限られない。実行条件が成立していない場合には待機状態となり、実行条件が成立した場合にはステップＳ１０２に進む。
【００７４】
ステップＳ１０２では、前述の如きアクティブ空燃比制御が実行され、この実行に伴って上流触媒１１の酸素吸蔵容量ＯＳＣが計測され、さらに反転時間ＴＲＬが計測される。また、当該計測時における触媒温度Ｔｃが取得される。
【００７５】
すなわち、酸素吸蔵容量ＯＳＣについては、複数ずつ計測された放出酸素量と吸蔵酸素量の平均値ＯＳＣａｖが算出され、当該平均値ＯＳＣａｖが今回の計測値とされる。以下、「平均値ＯＳＣａｖ」を「計測値ＯＳＣ」に置き換えて説明を進める。また、反転時間ＴＲＬについては、触媒後センサ出力Ｖｒのリッチへの反転時毎に計測された複数のリッチ反転時間ＴＲと、触媒後センサ出力Ｖｒのリーンへの反転時毎に計測された複数のリーン反転時間ＴＬとの平均値が算出され、当該平均値が今回の反転時間ＴＲＬとされる。なお、酸素吸蔵容量ＯＳＣと反転時間ＴＲＬについては必ずしも複数の値の平均値とする必要はない。例えば、複数の値から一値のみを代表的に抽出してこれを今回値としても構わない。
【００７６】
触媒温度Ｔｃについては、アクティブ空燃比制御実行中の所定時点における推定触媒温度が取得される。所定時点は、アクティブ空燃比制御の開始時点、中間時点または終了時点とすることができる。或いは、アクティブ空燃比制御実行中の所定期間内における推定触媒温度の平均値とすることもできる。こうして酸素吸蔵容量ＯＳＣが推定触媒温度Ｔｃと関連付けて計測され、これらのデータは対をなすこととなる。
【００７７】
次に、ステップＳ１０３において、酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣが正常判定値αと比較される。ＯＳＣ≧αのときには、触媒１１を明らかに正常とみなすことができるので、ステップＳ１０９に進んで触媒１１が正常と判定される。このように触媒１１が明らかな正常触媒である場合にはこれが最初に識別され、以降のステップが省略されるので、診断処理を簡略化できる。
【００７８】
他方、ＯＳＣ＜αの場合、ステップＳ１０４，Ｓ１０５において、触媒１１が明らかな中間触媒であるか否かが判断される。
まず、ステップＳ１０４において、異なる触媒温度について過去に計測された酸素吸蔵容量ＯＳＣの値があるか否かが判断される。具体的には、今回と異なる触媒温度領域について時間的に直近に計測された酸素吸蔵容量ＯＳＣの値があるか否かが判断される。
これについて説明する。図９に示すように、触媒温度Ｔｃは、図中Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩで示すように複数の領域に予め区分されている。また、酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣと、推定触媒温度Ｔｃが属する触媒温度領域とが対をなすデータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとなっている。今回のデータが領域ＩＩＩ内のＡである場合、１回前の診断時に取得されたデータＢは、同一の領域ＩＩＩに属するため、ステップＳ１０４にいう直近データとはされない。２回前の診断時に取得されたデータＣが、異なる領域ＩＩに属し、且つ時間的にも直近であるため、直近データとされる。３回前の診断時に取得されたデータＤは、異なる領域Ｉに属するものの、時間的に直近でないため、直近データとはされない。
【００７９】
図１０に示す別の例でも、今回のデータは領域ＩＩＩ内のＡである。１回前のデータＢは同一の領域ＩＩＩに属するため直近データとはされない。２回前のデータＣは異なる領域Ｉに属し、且つ時間的にも直近であるため、直近データとされる。３回前のデータＤは、異なる領域ＩＩに属し、２回前のデータＣより今回の領域ＩＩＩに近いが、時間的に直近でないため、直近データとはされない。
【００８０】
ステップＳ１０４では、このような直近データがあるか否かが判断される。なお、現在の劣化状態における触媒の変化率を求めるのが目的なので、時間的な直近は所定の時間的制限を設けるのが好ましい。例えば、所定トリップ（例えば２０トリップ）前或いは所定回（例えば２０回）前までのデータの中に限って直近データを抽出可能としてもよい。
【００８１】
また、触媒温度は必ずしも複数の領域に区分しなくてもよい。過去データであれば時間的に直近のデータとする必要も必ずしもなく、例えば直近よりも１回ないし数回古いデータとしてもよい。
【００８２】
さて、ステップＳ１０４において直近データが無いと判断された場合、ステップＳ１０１に戻って、直近データができるまでステップＳ１０１〜Ｓ１０４が繰り返し実行される。
【００８３】
他方、ステップＳ１０４において直近データがあると判断された場合、ステップＳ１０５に進んで、今回の酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣと、直近データに係る酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣｐとの差分ΔＯＳＣ＝｜ＯＳＣ−ＯＳＣｐ｜が算出され、この差分ΔＯＳＣが所定の中間判定値γと比較される。
【００８４】
すなわち、触媒が明らかな中間触媒であるときには、図６に示すように、相異なる触媒温度領域での計測値の差分ΔＯＳＣが大きくなる。他方、触媒が明らかな中間触媒でないときには、当該差分ΔＯＳＣが小さくなる。よって、この差分ΔＯＳＣを中間判定値γと比較することで、触媒が明らかな中間触媒であるか否かを識別することが可能となる。
【００８５】
ここでは単純に、差分ΔＯＳＣを一定の中間判定値γと比較している。しかしながら、差分ΔＯＳＣは、今回データと直近データとの触媒温度の差、具体的に触媒温度領域間の温度差によって変化する。このため、中間判定値γを当該温度差に基づいて可変設定してもよい。さらには、差分ΔＯＳＣを触媒温度差で除してなる比を、一定の中間判定値γと比較するようにしてもよい。これらにより、明らかな中間触媒の識別精度を向上することが可能となる。
【００８６】
ステップＳ１０５において、ΔＯＳＣ≧γであるとき、触媒を明らかな中間触媒とみなすことができるので、ステップＳ１０９に進んで触媒１１が正常と判定される。
【００８７】
他方、ステップＳ１０５においてΔＯＳＣ＜γであるときには、触媒を明らかな中間触媒とみなすことができず、センサ応答性影響により正常を示す可能性もあるので、ステップＳ１０６に進んで、酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣに対し、触媒後センサ１８の応答性の影響を除去するための補正が行われる。
【００８８】
図１１に、触媒後センサ１８の時定数Ｔ（ｍｓ）と、リッチ反転時間ＴＲ（ｓ）との関係を調べた結果を示す。時定数Ｔは、触媒後センサ１８の応答性を表すパラメータであり、触媒後センサ１８に固有の値である。触媒後センサ１８が劣化し、その応答性が悪化するほど、触媒後センサ１８の時定数Ｔは大きくなる。図示例は、排気ガス流量の相関値である吸入空気量Ｇａ（ｇ／ｓ）と、時定数Ｔすなわちセンサ劣化度合いとがそれぞれ異なる複数の条件について調べた結果を示す。
【００８９】
理解されるように、触媒後センサ１８の時定数Ｔすなわち劣化度合いが大きいほど、リッチ反転時間ＴＲは長くなる傾向がある。また、同一の時定数Ｔに対するリッチ反転時間ＴＲの値については、吸入空気量Ｇａすなわち排気ガス流量の大小によって、二本の実線の間の範囲に相当するばらつき幅が存在する。同様の傾向が、リーン反転時間ＴＬについても存在することが想定される。
【００９０】
よってこの結果に鑑み、本実施形態では、図１１に破線で示すような時定数Ｔとリッチ反転時間ＴＲとの相関、特にばらつき幅の中心における相関が、マップ又は関数（以下、マップ等という）の形式でＥＣＵ２０に予め記憶される。そしてＥＣＵ２０により、ステップＳ１０２で計測された反転時間ＴＲＬに対応する時定数Ｔが、マップ等から算出される。
【００９１】
次いで、図１２に示すようなマップ等から、時定数Ｔに対応する補正係数Ｋが算出される。この補正係数Ｋが今回の酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣに乗じられて補正がなされる。補正後の酸素吸蔵容量計測値をＯＳＣ’で表す。
【００９２】
図１１の結果では、時定数が０〜Ｔ１の範囲において反転時間ＴＲＬがほぼ一定である。この範囲は、応答性が極めて良好な（例えば新品の）触媒後センサ１８のときに得られる。これに対応して、図１２のマップ等でも、時定数が０〜Ｔ１のとき補正係数Ｋは１とされ、補正は実質的になされない。酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣへのセンサ応答遅れの影響が無いからである。
【００９３】
他方、図１１の結果では、時定数がＴ１以上のとき、時定数Ｔの増大につれ反転時間ＴＲＬも増大する。これに対応して、図１２のマップ等では、時定数がＴ１以上のとき、時定数Ｔの増大につれ補正係数Ｋは１から減少される。これによりセンサの応答遅れが大きくなるほど酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣを減少側に補正することができ、センサ応答性の影響を排除することができる。
【００９４】
図１１の結果から分かるように、リッチ反転時間ＴＲ、リーン反転時間ＴＬおよび反転時間ＴＲＬのいずれも、時定数Ｔに相関する値であるため、時定数Ｔと同様、触媒後センサ１８の応答性を表すパラメータであるといえる。従って本実施形態では、そのうちの反転時間ＴＲＬをパラメータとして用い、この反転時間ＴＲＬに基づいて間接的に時定数Ｔを求め、最終的に補正値としての補正係数Ｋを求めている。但し、反転時間ＴＲＬから直接補正係数Ｋを求めることも可能である。また他の手法で時定数Ｔ自体を検出し、時定数Ｔに基づいて補正値を求めることも可能である。
【００９５】
さて、このようにして酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣの補正が実行されたならば、次にステップＳ１０７において、補正後の酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣ’が異常判定値βと比較される。
【００９６】
ＯＳＣ’＞βのときは、ステップＳ１０９に進んで触媒１１が正常と判定される。他方、ＯＳＣ’≦βのときは、ステップＳ１０８に進んで触媒１１が異常と判定される。触媒後センサ１８の応答性の影響が既に除去されているので、ＯＳＣ’は触媒の持つ正味の酸素吸蔵容量ということになり、ＯＳＣ’とβとの比較のみで触媒１１の正常・異常を正確に判定できる。
【００９７】
次に、異常診断の第２実施例を説明する。この第２実施例は、リーン反転時間ＴＬおよびリッチ反転時間ＴＲに基づいて明らかな中間触媒を識別することを特徴の一つとする。より詳細には、図１３に示すような、吸入空気量Ｇａと、リーン反転時間ＴＬおよびリッチ反転時間ＴＲの比すなわち反転時間比Ｈ＝ＴＬ／ＴＲとの関係を利用して、明らかな中間触媒を識別することを特徴の一つとする。
【００９８】
図１４に、第２実施例に従ってＥＣＵ２０により実行される異常診断の手順を示す。
【００９９】
まずステップＳ２０１において、前記ステップＳ１０１と同様、診断実行条件が成立しているか否かが判断される。実行条件が成立していない場合には待機状態となり、実行条件が成立した場合にはステップＳ２０２に進む。
【０１００】
ステップＳ２０２では、前記ステップＳ１０２と同様にアクティブ空燃比制御が実行されると共に、上流触媒１１の酸素吸蔵容量ＯＳＣが計測される。また、リーン反転時間ＴＬとリッチ反転時間ＴＲとが個別に計測される。また、当該計測時における吸入空気量Ｇａが取得される。
【０１０１】
リーン反転時間ＴＬとリッチ反転時間ＴＲについては、複数計測されたリーン反転時間の平均値がリーン反転時間ＴＬとされ、複数計測されたリッチ反転時間の平均値がリッチ反転時間ＴＲとされる。なお、必ずしも複数値の平均値とする必要はなく、代表的な一値のみとしてもよい。
【０１０２】
吸入空気量Ｇａについては、アクティブ空燃比制御実行中の所定時点においてエアフローメータ５により検出された吸入空気量が取得される。所定時点は、アクティブ空燃比制御の開始時点、中間時点または終了時点とすることができる。或いは、アクティブ空燃比制御実行中の所定期間内における吸入空気量の平均値とすることもできる。
【０１０３】
次に、ステップＳ２０３において、前記ステップＳ１０３と同様、酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣが正常判定値αと比較される。ＯＳＣ≧αのときにはステップＳ２１０に進んで触媒１１が正常と判定される。
【０１０４】
他方、ＯＳＣ＜αの場合、ステップＳ２０４〜Ｓ２０６において、触媒１１が明らかな中間触媒であるか否かが判断される。
図１３に示すように、吸入空気量Ｇａと反転時間比Ｈ＝ＴＬ／ＴＲとの関係については、正常触媒の場合と異常触媒の場合とで図示の如き相違がある。ここで、正常触媒および異常触媒ともに、吸入空気量Ｇａの増加すなわち排気ガス流量の増加につれ、反転時間比Ｈが一旦上昇し、その後下降するという傾向がある。このとき、高負荷運転時相当の吸入空気量の範囲Ｇａ１〜Ｇａ２において、正常触媒の反転時間比Ｈは異常触媒の反転時間比Ｈよりも小さくなり、その差が徐々に拡大していく傾向が見られる。
【０１０５】
その理由は、高負荷運転時だとそれより低負荷側の運転時に比べ、リッチ制御時における触媒の酸素放出反応の活性が向上し、酸素放出量が増加し、触媒後センサ出力が反転を開始してからリッチ判定値ＶＲに達するまでの時間が長くなる、すなわちリッチ反転時間ＴＲが長くなるからと考えられる。また、触媒の酸素放出能力が向上し、未反応で触媒をすり抜けるリッチガスが減少し、触媒から排出されるガスの酸素濃度がリッチ判定値ＶＲ相当に低下するまでに時間がかかるからと考えられる。
【０１０６】
そこで、図１３に示すように、上記吸入空気量の範囲Ｇａ１〜Ｇａ２において、正常触媒の線および異常触媒の線の間に位置する、中間判定値δを規定する線Ｓを予め定め、この線Ｓを利用して明らかな中間触媒を識別する。すなわち、線Ｓより下の反転時間比Ｈが得られたときには触媒を明らかな中間触媒と判定し、線Ｓより上の反転時間比Ｈが得られたときには触媒を明らかな中間触媒と判定せず、上記の如き補正を実行する。
【０１０７】
図１４に戻って、ステップＳ２０４においては、ステップＳ２０２で取得された吸入空気量Ｇａが高負荷運転時相当の範囲Ｇａ１≦Ｇａ≦Ｇａ２にあるか否かが判断される。
この範囲に無いと判断された場合、ステップＳ２０１に戻って今回の診断が中止され、待機状態に至る。
【０１０８】
他方、この範囲にあると判断された場合、ステップＳ２０５に進んで、ステップＳ２０２で取得された吸入空気量Ｇａに対応する中間判定値δが算出される。すなわち、図１３に示すように、線Ｓは吸入空気量Ｇａの増加につれ減少方向に向かうよう変化する。よってこのような関係を予め規定したマップ等から、吸入空気量Ｇａに対応する中間判定値δが算出される。
【０１０９】
次に、ステップＳ２０６において、ステップＳ２０２で計測されたリーン反転時間ＴＬとリッチ反転時間ＴＲから、反転時間比Ｈ＝ＴＬ／ＴＲが算出されると共に、この反転時間比Ｈが中間判定値δと比較される。
【０１１０】
ＴＬ／ＴＲ≧δであるときには、触媒を明らかな中間触媒とみなすことができるので、ステップＳ２１０に進んで触媒１１が正常と判定される。
【０１１１】
他方、ＴＬ／ＴＲ＜δであるときには、触媒を明らかな中間触媒とみなすことができず、センサ応答性影響により正常を示す可能性もあるので、ステップＳ２０７に進んで、前記ステップＳ１０６と同様の補正が実行される。
【０１１２】
そして、ステップＳ２０８において、補正後の酸素吸蔵容量計測値ＯＳＣ’が異常判定値βと比較され、ＯＳＣ’＞βのときはステップＳ２１０において触媒１１が正常、ＯＳＣ’≦βのときにはステップＳ２０９において触媒１１が異常と判定される。
【０１１３】
以上、本発明の実施形態について詳細に述べたが、本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。例えば、エンジンは自動車用以外であってもよいし、直噴式等であってもよい。前記実施形態では排気ガス流量の相関値として吸入空気量を検出し使用したが、排気ガス流量を直接検出し使用してもよい。
【０１１４】
本発明には、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１１５】
１  エンジン
５  エアフローメータ
６  排気管
７  インジェクタ
１１  上流触媒
１７  触媒前センサ
１８  触媒後センサ
１９  下流触媒
２０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
ＯＳＣ  酸素吸蔵容量
ΔＯＳＣ  差分
Ｋ  補正係数
α  正常判定値
β  異常判定値
γ  中間判定値
δ  中間判定値
Ｔｃ  触媒温度
ＴＬ  リーン反転時間
ＴＲ  リッチ反転時間
ＴＲＬ  反転時間
Ｈ  反転時間比
Ｇａ  吸入空気量
Ｔ  時定数
【図１】
2010255490.tif 000004
【図２】
2010255490.tif 000005
【図３】
2010255490.tif 000006
【図４】
2010255490.tif 000007
【図５】
2010255490.tif 000008
【図６】
2010255490.tif 000009
【図７】
2010255490.tif 000010
【図８】
2010255490.tif 000011
【図９】
2010255490.tif 000012
【図１０】
2010255490.tif 000013
【図１１】
2010255490.tif 000014
【図１２】
2010255490.tif 000015
【図１３】
2010255490.tif 000016
【図１４】
2010255490.tif 000017